Χώρος

Πώς ανανεώνεται ο αναπνεύσιμος αέρας στο ISS;

Πώς ανανεώνεται ο αναπνεύσιμος αέρας στο ISS;

Από το 2000, υπάρχει τουλάχιστον ένας άνθρωπος που ζει και αναπνέει έξω από τη χαμηλότερη ατμόσφαιρα της γης σε τροχιά γύρω από τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό (ISS).

Ο διαστημικός σταθμός, είναι εξοπλισμένος με όλα όσα χρειάζονται οι αστροναύτες και οι κοσμοναύτες για τη ζωή: τροφή, νερό και αέρα. Το φαγητό παραδίδεται τακτικά σε αποστολές εφοδιασμού. Ωστόσο, όταν πρόκειται για νερό και αέρα, ο διαστημικός σταθμός είναι απόλυτα αυτάρκης.

Ενώ έχουμε την πολυτέλεια των φωτοσυνθετικών φυτών που μας παρέχουν οξυγόνο, αυτά που βρίσκονται στο ISS πρέπει να βασίζονται σε άλλα μέσα για να παραμείνουν ζωντανοί και να αναπνεύσουν.

Λοιπόν, από πού προέρχεται όλο το οξυγόνο;

Πώς παράγει ο διαστημικός σταθμός οξυγόνο;

Πριν από την έναρξη του Διεθνούς Διαστημικού Σταθμού, είχαμε τελειοποιήσει τις μεθόδους δημιουργίας οξυγόνου σε κενό για παρατεταμένες χρονικές περιόδους. Λοιπόν, όχι ακριβείς εκατοντάδες μίλια πάνω από τη γη, ήταν βαθιά κάτω από την επιφάνεια του ωκεανού - μέσα σε υποβρύχια.

Τα υποβρύχια δεν χρειάζεται να ανέβουν στην επιφάνεια για να αναπληρώσουν την παροχή οξυγόνου. Συχνά δεν μπορούν, επειδή βρίσκονται κάτω από πάγο, επειδή η επιφάνεια θα έθετε σε κίνδυνο την κατά τα άλλα συγκεκαλυμμένη λειτουργία τους. Αυτό σήμαινε ότι τα υποβρύχια έπρεπε να δημιουργήσουν από καιρό τις δικές τους προμήθειες εσωτερικού οξυγόνου. Λοιπόν, όχι ακριβώς "δημιουργία" αλλά μάλλον "ανακύκλωση".

Τα πρωτογενή συστήματα που χρησιμοποιούνται στο ISS είναι σχεδόν όμοια με αυτά που βρίσκονται στα υποβρύχια.

Το σύστημα οξυγόνου και νερού του διαστημικού σταθμού αποτελείται από δύο βασικά στοιχεία: το σύστημα ανάκτησης νερού, ή το WRS, και το σύστημα παραγωγής οξυγόνου ή το OGS. Κάθε ένα από τα οποία εξαρτάται από το άλλο για να λειτουργεί σωστά.

ΣΧΕΤΙΖΕΤΑΙ ΜΕ: 11 ΤΩΝ ΠΙΟ ΕΝΣΩΜΑΤΩΜΕΝΩΝ ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΩΝ ΠΟΥ ΛΑΜΒΑΝΟΝΤΑΙ ΑΠΟ ΤΟΝ ΔΙΕΘΝΟΥΣ ΧΩΡΟ

Το WRS συλλέγει νερό από ούρα, υγρασία και συμπύκνωση, το οποίο στη συνέχεια καθαρίζεται σύμφωνα με τα πόσιμα πρότυπα. Αλλά αυτό αποτελεί μόνο ένα μέρος του νερού πάνω στο ISS. Κάποιο νερό αποστέλλεται επίσης συνεχώς από τη γη στο σταθμό για να διασφαλιστεί ότι υπάρχει αρκετό "φρέσκο" νερό για ανάμειξη.

Το υπόλοιπο νερό χρησιμοποιείται για τη δημιουργία οξυγόνου στο διαστημικό σταθμό. Το OGS, ένα σύστημα που έχει σχεδιαστεί από τη NASA και το συνοδευτικό ρωσικό σύστημα Elektron χρησιμοποιούν τη διαδικασία της ηλεκτρόλυσης για τη διάσπαση του νερού στα στοιχειακά συστατικά του: υδρογόνο και οξυγόνο

Η ηλεκτρόλυση συνεπάγεται τη διέλευση ενός ηλεκτρικού ρεύματος μέσω νερού από μια άνοδο σε μια κάθοδο, η οποία παράγει αρκετή ενέργεια για να διαχωρίσει τα άτομα. Το αποτέλεσμα είναι ο σχηματισμός αερίου υδρογόνου, Η2και αέριο οξυγόνο, O2.

Η ηλεκτρική ενέργεια για αυτήν τη χημική αντίδραση και το μεγαλύτερο μέρος της ηλεκτρικής ενέργειας που χρησιμοποιείται στο ISS προέρχεται από ηλιακούς συλλέκτες στο εξωτερικό του σταθμού.

Χημικά, η ηλεκτρόλυση είναι παρόμοια με την αντίδραση φωτοσύνθεσης στα φυτά.

Τώρα, ίσως αναρωτιέστε, τι συμβαίνει σε όλα αυτά τα αέρια υδρογόνου που δημιουργούνται από την αντίδραση διαίρεσης νερού; Λοιπόν, μπαίνει πίσω σε κάτι που ονομάζεται Sabatier System στο ISS. Αυτό το σύστημα συνδυάζει απόβλητα υδρογόνο με απόβλητα διοξείδιο του άνθρακα που προέρχονται από την αναπνοή του πληρώματος για να δημιουργήσουν νερό και μεθάνιο μέσω μιας εξώθερμης αντίδρασης. Ο τύπος μοιάζει με αυτό:

CO2 + 4Η2 → CH4 + 2Η2Ο + θερμότητα

Η επόμενη ερώτηση που μπορεί να αναρωτηθείτε είναι τι συμβαίνει στο μεθάνιο και τη θερμότητα τώρα που έχουμε δημιουργήσει νερό; Λοιπόν, το μεθάνιο εξαερίζεται στο διάστημα και η θερμότητα διαχειρίζεται μέσω εναλλακτών θερμότητας.

Ας ανακεφαλαιώσουμε. Τα βήματα που απαιτούνται για την παραγωγή και συντήρηση οξυγόνου στο διάστημα είναι τα εξής:

  1. Το νερό ανακτάται από το διαστημικό σταθμό χρησιμοποιώντας το σύστημα ανάκτησης νερού.
  2. Μέρος αυτού του νερού χρησιμοποιείται για τη δημιουργία αερίου υδρογόνου και αερίου οξυγόνου μέσω της διαδικασίας της ηλεκτρόλυσης.
  3. Στη συνέχεια, το αέριο υδρογόνο τροφοδοτείται στο σύστημα Sabatier, το οποίο το μετατρέπει σε νερό χρησιμοποιώντας περίσσεια CO2 που παράγεται στο σταθμό.
  4. Τα υποπροϊόντα του συστήματος Sabatier εξαερίζονται στο διάστημα.

Ενώ η παραγωγή οξυγόνου μπορεί να φαίνεται απλή σε χαρτί, απαιτεί κάποια μάλλον εξελιγμένη τεχνολογία για να βγάλει εκατοντάδες μίλια πάνω από τη γη.

Το ISS και τα συστήματα παραγωγής οξυγόνου του έχουν σχεδιαστεί ώστε να μπορούν να χειριστούν ένα πλήρωμα 7 το πολύ. Παρόλο που, ο σταθμός είναι σπάνια ποτέ στελεχωμένος σε αυτό το επίπεδο.

Οι εφεδρικές μέθοδοι για την παραγωγή οξυγόνου

Τα διαστημικά συστήματα υψηλής τεχνολογίας δεν είναι τίποτα αν δεν είναι περιττό. Έτσι, σε περίπτωση που οι κύριες διαδικασίες που χρησιμοποιεί το ISS για την παραγωγή οξυγόνου αποτύχουν, υπάρχουν πολλά εφεδρικά συστήματα. Ακριβώς σε περίπτωση.

Το ISS λαμβάνει τακτικές αποστολές οξυγόνου από τη γη σε δεξαμενές υπό πίεση τοποθετημένες έξω από το κλείδωμα αέρα του σταθμού. Αυτά δεν είναι αρκετά για να τροφοδοτήσουν το σταθμό για μεγάλο χρονικό διάστημα, αλλά είναι αρκετά για να συνεχίσουν να ξεφορτώνουν το ρεζερβουάρ, καθώς υπάρχουν περιστασιακές διαρροές.

Το άλλο αντίγραφο ασφαλείας είναι μια γεννήτρια οξυγόνου στερεού καυσίμου (SFOG) που αναπτύχθηκε από τη Ρωσική Υπηρεσία Διαστήματος, αρχικά για τον διαστημικό σταθμό Mir, ο οποίος δεν λειτουργεί πλέον. (Ιστορική σημείωση: Ο παροπλισμός του Mir ήταν μάλλον θεατρική υπόθεση. Ο διαστημικός σταθμός σκόπιμα συντρίβεται σε ένα πολύ απομακρυσμένο μέρος στον Ειρηνικό.

Αλλά πίσω στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό.

Αυτό το ρωσικό σύστημα είναι γνωστό ως Vika System ή SFOG και το πλήρωμα προσπαθεί γενικά να αποφύγει τη χρήση του.

Το σύστημα Vika λειτουργεί με μοχλούς δοχείων χλωριούχου νατρίου σε σκόνη και σιδήρου σε σκόνη. Τα δοχεία ανάβουν και φτάνουν σε θερμοκρασίες έως 600 βαθμούς Κελσίου (1.112 βαθμοί Φαρενάιτ), το οποίο είναι αρκετά ζεστό ώστε το χλωριούχο νάτριο να διασπάται σε χλωριούχο νάτριο και αέριο οξυγόνο.

Ου, αέριο οξυγόνο, η αποστολή ολοκληρώθηκε! Ωστόσο, το να έχεις υψηλές θερμοκρασίες, φωτιά και τεράστια παροχή αέριου οξυγόνου στο διάστημα ακριβώς το ένα δίπλα στο άλλο δεν είναι ιδανικό στο διάστημα - ή οπουδήποτε για αυτό το θέμα.

Το 1997, ένα από τα μεταλλικά κουτιά έπιασε φωτιά στον σταθμό Mir και έβαλε φωτιά στο διάφραγμα. Δεν είναι ιδανικό. Το άλλο μειονέκτημα του συστήματος Vika είναι ότι δεν παράγει τόσο πολύ οξυγόνο.

Ένα κιλό υλικού παράγει 6,5 ώρες πληρώματος οξυγόνου. Αυτό δεν είναι πολύ, και κυρίως σημαίνει ότι το σύστημα Vika προορίζεται για απόλυτες καταστάσεις έκτακτης ανάγκης και ως αντίγραφο ασφαλείας σε περίπτωση κάποιας άλλης καταστροφικής αποτυχίας στο ISS.

Ο διαστημικός σταθμός έχει διαρροή

Τώρα που έχουμε καλύψει τον τρόπο με τον οποίο ο διαστημικός σταθμός παράγει και διατηρεί μια σταθερή παροχή οξυγόνου, ας μιλήσουμε για την πραγματική διαρροή του ISS.

Οι διαρροές στο ISS δεν είναι ασυνήθιστες. Γενικά υπάρχει πάντα μια μικρή διαρροή στο σκάφος, δεδομένου ότι είναι ένα γιγαντιαίο δοχείο πίεσης στο κενό του χώρου. Πρόσφατα, ωστόσο, οι διαρροές έγιναν λίγο πιο σοβαρές. Από τον Αύγουστο του 2020, τη στιγμή αυτής της γραφής, οι διαρροές έγιναν τόσο άσχημες που το πλήρωμα των τριών ISS έπρεπε να εγκλωβιστεί σε μια κάψουλα διαφυγής, ώστε τα πληρώματα εδάφους να μπορούν να προσπαθήσουν να διερευνήσουν από πού προέρχεται η διαρροή.

Συγκεκριμένα, τα πληρώματα της NASA τόνισαν ότι η διαρροή δεν αποτελεί σοβαρή απειλή για τους αστροναύτες, αλλά η κατάσταση, ανεξάρτητα, είναι λίγο τρομακτική.

Τα πληρώματα εδάφους παρακολουθούν στενά όλα τα διαμερίσματα του διαστημικού σταθμού για να προσδιορίσουν από πού προέρχεται ακριβώς η διαρροή.

Η εύρεση διαρροών σε ένα γιγαντιαίο δοχείο πίεσης με μεγάλο αριθμό εξωτερικών συνδέσεων και καταπακτών δεν είναι εύκολη. Μικρές διαρροές είναι γνωστές εδώ και αρκετό καιρό, αλλά οι ακριβείς θέσεις τους δεν έχουν ακόμη καθοριστεί. Η πηγή θα μπορούσε να είναι μια μικρή σύνδεση εύκαμπτου σωλήνα που βρίσκεται μέσα σε ένα μικρό διαμέρισμα ή μπορεί να είναι ένας δακτύλιος Ο σε μια πόρτα. Οι δυνατότητες είναι εντυπωσιακές.

Προς το παρόν, η κατάσταση φαίνεται ελπιδοφόρα καθώς η NASA και τα πληρώματα εργάζονται για τη συλλογή περισσότερων δεδομένων σχετικά με το θέμα. Αυτό δεν σημαίνει, ωστόσο, ότι στο μέλλον δεν θα εμφανιστούν περισσότερες διαρροές. Η διατήρηση του ISS σε καθαρό αέρα είναι δύσκολη δουλειά. Όμως μαζί, η NASA και η Ρωσική Υπηρεσία Διαστήματος κάνουν ό, τι μπορούν για να διασφαλίσουν ότι τα πληρώματά τους παραμένουν ασφαλή και αναπνέουν εύκολα καθώς περιστρέφονται γύρω από τη γη για μήνες στο τέλος.


Δες το βίντεο: REACTING to DIMASH KUDAIBERGEN - MARIGOLDS (Ενδέχεται 2021).